Аннотация
Улучшение метаболических функций дрожжевой культуры различными приемами – одно из направлений совершенствования биотехнологических процессов. Поиск новых источников биостимуляторов нацелен на природные ресурсы, в качестве которых могут выступать Taraxacum officinale Wigg. и Trifolium pratense L., и недеструктивные методы извлечения ценных компонентов сырья, такие как сверхкритическая флюидная экстракция. Цель работы – исследовать воздействие СО2-экстрактов T. officinale и T. pratense на ферментативную и физиологическую активность дрожжевой культуры.Объекты исследования – СО2-экстракты T. officinale и T. pratense, полученные сверхкритической флюидной экстракцией при рабочем давлении от 8,0 до 20,0 МПа и температуре 40 °С; производственные пивные дрожжи. Химический состав экстрактов определяли газовой хроматографией, бродильную активность дрожжей – методом Варбурга.
Определены рациональные параметры сверхкритической флюидной экстракции: для T. officinale рабочее давление – 15,0 МПа, для T. pratense – 8,0–15,0 МПа. В результате сверхкритической флюидной экстракции получены отдельные фракции СО2-экстрактов, различающиеся внешним видом (от жидких до воскообразных), значением показателя преломления (чем больше рабочее давление, тем выше величина показателя), химическим составом (смесь углеводородов, фенольных соединений, жирных кислот, кетонов, альдегидов, спиртов), потенциальной биологической активностью (антибактериальной, антиоксидантной и др.). Представлены результаты изменения химического состава CO2-экстрактов при продолжительном хранении. Исследованы спектрограммы и химический состав образцов CO2-экстрактов исходных и после продолжительного выдерживания. Отмечено уменьшение концентрации и преобразования полифенолов, флавоноидов и других компонентов эфирных масел. Проведен анализ микробиологического состояния СО2-экстрактов: после хранения / использования в течение 30 суток при температуре 20–24 °С в пробах выявлено наличие грамотрицательных бактерий; при 2–4 °С без света, а также в свежеполученных экстрактах – отсутствие микрофлоры. Обработка дрожжей водными растворами СО2-экстрактов T. officinale и T. pratense в течение 20–30 мин в количестве 0,2‒2,0 % к объему биомассы способствовала увеличению бродильной активности в среднем на 220 % и снижению количества мертвых клеток.
Результаты свидетельствуют о перспективности использования СО2-экстрактов T. officinale и T. pratense в качестве биостимулирующих препаратов дрожжевой культуры.
Ключевые слова
Флюидная СО2-экстракция, химический состав, биоактиваторы, Saccharomyces cerevisiae, Taraxacum officinale, Trifolium pratense, бродильная активность, физиологические показателиФИНАНСИРОВАНИЕ
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-26-00134, https://rscf.ru/project/24-26-00134/СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. Пермякова Л. В. Классификация стимуляторов жизненной активности дрожжей. Техника и технология пищевых производств. 2016. Т. 42. № 3. С. 46-55.
2. Клиндухова Ю. О. Совершенствование технологии хлебобулочных изделий с использованием продуктов переработки хмеля. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2012. № 2-3. С. 33. https://elibrary.ru/PAMCJB
3. Palagina MV, Plekhova NG, Cherevach EI. The influence of plant extracts on the functional activity and intracellular metabolite of brewer’s yeast. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2012;(2).
4. Sergeeva I, Permyakova L, Markov A, Ryabokoneva L, Atuchin V, et al. Peptides of yeast Saccharomyces cerevisiae activated by the aquatic extract of Atriplex sibirica L. ACS Food Science & Technology. 2024;4(1):173-189. https://doi.org/10.1021/acsfoodscitech.3c00455
5. Кузьмина С. С., Козубаева Л. А., Егорова Е. Ю., Кулуштаева Б. М., Смольникова Ф. Х. Активность дрожжей Saccharomyces cerevisiae в условиях стресс-провокации плодово-ягодными экстрактами. Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4. С. 819-831. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-819-831
6. Садикова М. И., Мухамадиев Б. Т. Использование плодоовощных криопорошков в пищевой технологии. Universum: Химия и биология. 2021. № 4. С. 46-49. https://elibrary.ru/LMMQIQ
7. Krikunova LN, Meleshkina EP, Vitol IS, Dubinina EV, Obodeeva ON. Grain bran hydrolysates in the production of fruit distillates. Foods and Raw Materials. 2023;11(1):35-42. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-550
8. Laila U, Kaur J, Sharma K, Singh J, Rasane P, et al. Dandelion (Taraxacum officinale): A promising source of nutritional and therapeutic compounds. Recent Advances in Food, Nutrition & Agriculture. 2025;16(1):41-56. https://doi.org/10.2174/012772574X293072240217185616
9. Евстафьев С. Н., Тигунцева Н. П. Биологически активные вещества одуванчика лекарственного Taraxacum officinale Wigg. (обзор). Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2014. №1. С. 18-29. https://elibrary.ru/SADNOV
10. Платонов В. В., Хадарцев А. А., Валентинов Б. Г., Сухих Г. Т., Дунаев В. А. и др. Химический состав гексанового экстракта корней дикорастущего одуванчика лекарственного (Taraxacum officinalic Wigg., семейство астровые - Asteraceae). Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2022. Т. 16. № 2. С. 106-126. https://doi.org/10.24412/2075-4094-2022-2-3-3
11. Milovanovic S, Grzegorczyk A, Swiqtek L, Boguszewska A, Kowalski R, et al. Phenolic, tocopherol, and essential fatty acid-rich extracts from dandelion seeds: Chemical composition and biological activity. Food and Bioproducts Processing. 2023;142:70-81. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2023.09.005
12. Шевцов А. А., Дранников А. В., Дерканосова А. А., Торшина А. А., Ориничева А. А., и др. Исследование кормовой белковой добавки из растительного сырья со свойствами фитобиотика. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2020. Т. 82. № 3. С. 65-70. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-3-65-70
13. Жалолов И. Ж., Абдурахмонова С. Б. Исследование макро- и микроэлементов растения Trifolium pratense методом ICP-MS. Universum: Химия и биология. 2023. Т. 2-1. С. 35-38. https://doi.org/10.32743/UniChem.2023.104.2.14909
14. Belashova OV, Kozlova OV, Velichkovich NS, Fokina AD, Yustratov VP, et al. A phytochemical study of the clover growing in Kuzbass. Foods and Raw Materials. 2024;12(1):194-206. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2308-4057-2024-1-599
15. Бекузарова С. А., Шабанова И. А. Семеноводство клевера лугового. Владикавказ: Издательство ФГБОУ ВО «Горский госагроуниверситет»; 2020. 224 c.
16. Андреева В. Ю., Калинкина Г. И., Полуэктова Т. В., Гуляева В. А. Сравнительное исследование фенольных соединений видов рода клевер (Trifolium L.) флоры Сибири. Химия растительного сырья. 2018. № 1. С. 97-104. https://doi.org/10.14258/jcprm.2018011846
17. Коничев А. С., Баурин П. В., Федоровский Н. Н., Марахова А. И., Якубович Л. М. и др. Традиционные и современные методы экстракции биологически активных веществ из растительного сырья: перспективы, достоинства, недостатки. Вестник московского государственного областного университета. Серия: естественные науки. 2011. № 3. С. 49-54. https://elibrary.ru/OFOKXD
18. Abubakar AR, Haque M. Preparation of medicinal plants: Basic extraction and fractionation procedures for experimental purposes. Journal of Pharmacy and Bioallied Sciences. 2020;12(1):1-10. https://doi.org/10.4103/jpbs.JPBS_175_19
19. Абашкин И. А., Елеев Ю. А., Глухан Е. Н., Кучинский Е. В., Афанасьев В. В. Методы экстракции биологически активных веществ из растительного сырья (обзор). Химия и технология органических веществ. 2021. № 2. С. 43-59. https://doi.org/10.54468/25876724_2021_2_43
20. Елапов А. А., Кузнецов Н. Н., Марахова А. И. Применение ультразвука в экстракции биологически активных соединений из растительного сырья, применяемого или перспективного для применения в медицине (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021. Т. 10. № 4. С. 96-116. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2021-10-4-96-116
21. Старокадомский Д., Титенко А., Камарали А., Куц В., Малоштан С. и др. Обзор научных работ по технологиям экстрагирования биокомпонентов из растительного сырья. Сверхкритическая СО2-экстракция - эффективный новый метод решения глобальной проблемы утилизации и качества растительного и органического сырья. ‘‘GLOBUS’’ Технические науки. 2021. Т. 7. № 3. С. 9-24. https://doi.org/10.52013/2713-3079-39-3-2
22. Tzima S, Georgiopoulou I, Louli V, Magoulas K. Recent advances in supercritical CO2 extraction of pigments, lipids and bioactive compounds from microalgae. Molecules. 2023;28(3):1410. https://doi.org/10.3390/molecules28031410
23. Zoccali M, Donato P, Mondello L. Recent advances in the coupling of carbon dioxide-based extraction and separation techniques. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019;116:158-165. https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.04.028
24. Калужина О. Ю. Содержание биологически активных веществ в экстракте одуванчика и его влияние на физиологию дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Известия оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 5. С. 197-199. https://elibrary.ru/RHAAWN
25. Пермякова Л. В., Сергеева И. Ю., Рябоконева Л. А., Лашицкий С. С. Применение СО2-шротов как стимуляторов жизненной активности пивных дрожжей. АПК России. 2025. Т. 32. № 1. С. 113-120. https://doi.org/10.55934/2587-8824-2025-32-1-113-120
26. Качмазов Г. С. Дрожжи бродильных производств. Практическое руководство. СПБ: Лань; 2022. 224 с.
27. Давыденко С. Г. Создание и применение нового экспресс-метода оценки качества семенных дрожжей. Пиво и напитки. 2012. № 5. С. 20-23. https://elibrary.ru/PDHVLR
28. Соболь И. В., Родионова Л. Я., Барышева И. Н. Изучение возможности получения пектиновых экстрактов высокой чистоты. Политематический сетевой электронный научный журнал кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 123. С. 79-89. https://doi.org/10.21515/1990-4665-123-004
29. Струпан Е. А., Типсина Н. Н., Струпан О. А. Химический состав дикорастущего лекарственного сырья, произрастающего в Красноярском крае. Вестник КрасГАУ. 2008. № 1. С. 124-126. https://elibrary.ru/IIRHDB
30. Daneshnia F, Amini A, Chaichi MR. Berseem clover quality and basil essential oil yield in intercropping system under limited irrigation treatments with surfactant. Agricultural Water Management. 2016;164(Part 2):331-339. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2015.10.036
31. Butkute B, Lemeziene N, Padarauskas A, Norkeviciene E, Taujenis L. Chemical composition of zigzag clover (Trifolium medium L.). Breeding Grasses and Protein Crops in the Era of Genomics. 2018. pp. 83-87. https://doi.org/10.1007/978- 3-319-89578-915
32. Kolodziejczyk-Czepas J. Trifolium species - The latest findings on chemical profile, ethnomedicinal use and pharmacological properties. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 2016;68(7):845-861. https://doi.org/10.1111/jphp.12568
33. Sabudak T, Ozturk M, Goren AC, Kolak U, Topcu G. Fatty acids and other lipid composition of five Trifolium species with antioxidant activity. Pharmaceutical Biology. 2009;47(2):137-141. https://doi.org/10.1080/13880200802439343
34. Uddin MR, Akhter F, Abedin J, Shaikh AA, Al Mansur MA, et al. Comprehensive analysis of phytochemical profiling, cytotoxic and antioxidant potentials, and identification of bioactive constituents in methanoic extracts of Sonneratia apetala fruit. Heliyon. 2024;10(13):e33507. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e33507
35. Suwito H, Heffen WL, Cahyana H, Suwarso WP. Isolation, transformation, anticancer, and apoptosis activity of lupeyl acetate from Artocarpus integra. AIP Conference Proceedings. 2016;1718:080004. https://doi.org/10.1063/1.4943339
36. Scanu M, Toto F, Petito V, Masi L, Fidaleo M, et al. An integrative multi-omic analysis defines gut microbiota, mycobiota, and metabolic fingerprints in ulcerative colitis patients. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2024;14:1366192. https://doi.org/10.3389/fcimb.2024.1366192
37. Авдеева Е. Ю., Краснов Е. А., Шилова И. В. Компонентный состав фракции Filipendula ulmaria (L.) Maxim. с высокой антиоксидантной активностью. Химия растительного сырья. 2008 № 3. С. 115-118. https://elibrary.ru/JUVDAB
38. Katanic J, Boroja T, Stankovic N, Mihailovic VB, Mladenovic M, et al. Bioactivity, stability and phenolic characterization of Filipendula ulmaria (L.) Maxim. Food & Function. 2015;6(4):1164-1175. https://doi.org/10.1039/c4fo01208a
39. Skanda S, Vijayakumar BS. Antioxidant and antibacterial potential of crude extract of soil fungus Periconia sp. (SSS-8). Arabian Journal for Science and Engineering. 2022;47(6):6707-6714. https://doi.org/10.1007/s13369-021-06061-0
40. Круглякова А. А., Раменская Г. В. Бета-ситостерин: свойства, подходы к количественному определению. Вестник национального медико-хирургического центра им. Н. И. Пирогова. 2016. Т. 11. № 4. С. 35-38. https://elibrary.ru/XVRTLN
41. Siyumbwa SN, Ekeuku SO, Amini F, Emerald NM, Sharma D, et al. Wound healing and antibacterial activities of 2-Pentadecanone in streptozotocin-induced Type 2 diabetic rats. Pharmacognosy Magazine. 2019;15(62):71-77. https://doi.org/10.4103/pm.pm_444_18
42. Fujita K, Chavasiri W, Kubo I. Anti-Salmonella activity of volatile compounds of Vietnam coriander. Phytotherapy Research. 2015;29(7):1081-1087. https://doi.org/10.1002/ptr.5351
43. Akomolafe SF. Chemical composition, cytotoxic and antimicrobial activity of essential oil from Tetracarpidium Conophorum leaves. Journal of Food Science & Nutrition. 2024;10:181. https://doi.org/10.24966/FSN-1076/100181
44. Al-Rajhi AMH, Qanash H, Almuhayawi MS, Al Jaouni SK, Bakri MM, et al. Molecular interaction studies and phytochemical characterization of Mentha pulegium L. constituents with multiple biological utilities as antioxidant, antimicrobial, anticancer and anti-hemolytic agents. Molecules. 2022;27(15):4824. https://doi.org/10.3390/molecules27154824
45. Беленовская Л. М., Битюкова Н. В., Бобылева Н. С., Буданцев А. Л., Данчул Т. Ю. и др. Растительные ресурсы России. Дикорастущие цветковые растения, их компонентный состав и биологическая активность. Дополнения к 1 тому. СПБ, М.: Товарищество научных изданий КМК; 2018. 409 с.
46. Макеева А. С., Сидорин А. В., Иштуганова В. В., Падкина М. В., Румянцев А. М. Влияние дефицита биотина на экспрессию генов в клетках дрожжей Komagataella phaffii. Биохимия. 2023. Т. 88. № 9. C. 1655-1666. https://doi.org/10.31857/S0320972523090166
47. Chen Y, Wang Y, He L, Wang L, Zhao J, et al. Zein/fucoidan-coated phytol nanoliposome: Preparation, characterization, physicochemical stability, in vitro release, and antioxidant activity. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2024;104(12):7536-7549. https://doi.org/10.1002/jsfa.13575
48. Стоянова Я. В., Стреляева А. В., Кузнецов Р. М., Стреляев Н. Д., Боброва Е. И. Фармакогностическое изучение лекарственного растительного сырья травы пижмы обыкновенной и недопустимой примеси к сырью растений рода лютик. Вестник смоленской государственной медицинской академии. 2023. Т. 22. № 2. С. 215-222. https://elibrary.ru/PWKQWQ
49. Mikyska A, Krofta K. Assessment of changes in hop resins and polyphenols during long-term storage. Journal of The Institute of Brewing. 2012;118(3):269-279. https://doi.org/10.1002/jib.40
50. Соловьёва Н. Л., Сокуренко М. С. Технологии повышения стабильности полифенольных соединений в лекарственных препаратах (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2016. № 4. С. 82-91. https://elibrary.ru/XCIYWU
51. Курегян А. Г., Степанова Э. Ф., Печинский С. В., Оганесян Э. Т. Модель стабилизации субстанций каротиноидов. Хранение и переработка сельхозсырья. 2020. № 4. С. 55-66. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.345
52. Shi L, Zhao W, Yang Z, Subbiah V, Suleria HAR. Extraction and characterization of phenolic compounds and their potential antioxidant activities. Environmental Science and Pollution Research. 2022;29(54):81112-81129. https://doi.org/10.1007/s11356-022-23337-6
53. Куркин В. А., Цибина А. С. Новые подходы к стандартизации травы монарды дудчатой. Тонкие химические технологии. 2020. Т. 15. № 4. С. 30-38. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-4-30-38
54. Тринеева О. В., Сливкин А. И., Сафонова Е. Ф. Определение гидроксикоричных кислот, каротиноидов и хлорофилла в листьях крапивы двудомной (Urtica dioica L.). Химия растительного сырья. 2015. № 3. С. 105-110. https://doi.org/10.14258/jcprm.201503522
55. Куркин В. А., Азнагулова А. В. Фитохимическое исследование надземной части одуванчика лекарственного. Химия растительного сырья. 2017. № 1. С. 99-105. https://doi.org/10.14258/jcprm.2017011027
56. Лукашов Р. И., Гурина Н. С. Факторы повышения экстракции гидроксикоричных кислот из одуванчика лекарственного корней. Аспирантский вестник Поволжья. 2024. Т. 24. № 2. С. 86-92. https://doi.org/10.35693/AVP636701
57. Bleoanca I, Bahrim GE. Overview on brewing yeast stress factors. Romanian Biotechnological Letters. 2013; 18(5):8559-8572.
58. Guan N, Li J, Shin H-D, Du G, Chen J, et al. Microbial response to environmental stresses: From fundamental mechanisms to practical applications. Applied Microbiology and Biotechnology. 2017;101(10):3991-4008. https://doi.org/10.1007/s00253-017-8264-y
